rangkaian uninterruptible power supply

dengan meningkatnya kebutuhan terhadap energi listrik, baik untuk keperluan household atau commercial dan semakin menurunnya kapasitas supply energi listrik di beberapa negara termasuk di negara kita disebabkan karena minyak bumi yang semakin mahal. kebutuhan akan backup dari energi listrik meningkat. beberapa backup energi listrik untuk household dan komersial menggunakan generator listrik yang dikonversikan dari bensin ataupun solar. walau bagaimanapun, generator masih sangat mahal untuk keperluan simple household, terlalu memakan tempat, noise tinggi dan perawatan yang merepotkan, dan kurang fleksibel.

disini akan dijelaskan backup energi listrik untuk keperluan simple house hold berupa off-line unintrruptible power supply. pada gambar diatas dapat dilihat desain ups yang menggunakan rangkaian terintegrasi yaitu LM3524D yang berfungsi sebagai pengendali pwm[pulse width modulation]. rangkaian diatas dapat dimodifikasi agar didapat range daya keluaran didapat 100 watt sampai 5000 watt, tentunya untuk daya yang besar diharuskan menggunakan pendingin berupa heatsink dan atau kipas dengan liquid coller. desain rangkaian ini berdasarkan pada IC LM 3524D yaitu IC yang dikenal di industri sebagai kontroller pwm. IC ini telah memiliki fitur-fitur yang cukup baik dan efektif, diantaranya:
- pelengkap pensaklaran daya keluaran 180 derajat.
- osilator stabil dengan kemampuan shutdown dan reduksi noise.
- deteksi tegangan dan arus pada rangkaian.
- dead time antara dua tahap pensaklaran pelengkap untuk mencegah konduksi silang dan saturasi pada inti.
- tegangan cut off rendah.

osilator pada IC dikendalikan oleh pasangan RC yaitu R2 dan C1 dan frekuensi osilasi didapat dengan menggunakan rumus Fosc = 1/(R2 x C1), karena listrik di negara kita adalah 50 Hz, maka dapat ditentukan nilai untuk R2 dan C1 sesuai dengan nilai2 resistor dan kapasitor yang ada di pasaran, yaitu standar 12 atau E12.misalkan ditentukan R2 adalah 2k ohm didapat dengan memasang 2 buah R 1k ohm secara serial dan C1 10mikro farad. sehingga didapat frekuensi osilasinya 50Hz sesuai dengan frekuensi listrik di negara kita. untuk mendapatkan frekuensi osilasi diluar 50Hz juga menggunakan rumus sebelumnya.

pada rangkaian terdapat Q1(PNP) dan Q2(NPN) yang berfungsi pada pensaklaran dihubungkan dengan pin 12 dan 13 dari IC LM fasa pensaklaran diatur dengan internal logic dari IC. pensaklaran terakhir dilakukan oleh Q5 dan Q6 yang dihubungkan dengan trafo. transistor transistor ini bersama-sama mendrive arus ke trafo T2. Dioda power D1 dan D3 digunakan sebagai protektor arus revers untuk transistor. pulsa switching dari transistor driver di transfer ke transistor power Q3 dan Q4 yang digunakan sebagai penguat arus. Resistor R10 digunakan sebagai umpan balik arus ke deteksi arus pin 5 dari IC. arus umpan balik ini sebagai pemicu shutt off ketika beban berlebih/overload atau kegagalan pada daya keluaran. niai dari R10 dihitung sebagai Imax = 200mV/R10 dimana Imax nilainya proporsional terhadap rating daya dari beban dan nilai 200mV merupakan drop tegangan minimal diantara R10 untuk deteksi shutdown oleh logic deteksi arus pada IC. Trafo T1 digunakan sebagai supply utama ketika keadaan normal, yaitu listrik hidup. T1 dihubungkan menggunakan penyearah sehingga didapat DC untuk diumpankan sebagai shutdown terhadap IC pada pin 10. jika pin 10 ini diberikan tegangan DC maka tidak akan bekerja, sehingga ups belum berfungsi. ketika supply listrik mati, maka tidak ada tegangan DC pada pin 10 yang menyebabkan IC LM bekerja menjalankan osilator dan mendrive tegangan dan arus. T2 harus sesuai dengan beban yang akan dipasang, jika beban memerlukan supply arus 3A, maka setidaknya gunakan T2 dengan kemampuan drive arus sebesar 5A agar tidak terlalu menguras kerja trafo. transistor power Q3456 dapat diparalelkan dan menggunakan jenis yang sama, tapi dengan tetap memperhatikan jenis NPN dan PNP nya. juga diperlukan heatsink pada input dan output ketika diperlukan daya yang besar. untuk rating daya sedang, setiap transistor power harus dipasang heatsink yang cukup memadai dan blower untuk membantu pelepasan panas. T2 menggunakan trafo step up 12-230/240 v sedangkan T1 menggunakan step down trafo 230/240v-12v. penambahan filter diperlukan pada trafo 2 untuk mendapatkan gelombang yang mendekati sinus sempurna, R3 dan C2 digunakan sebagai kompensasi hal tersebut.